2-3-3-1 : Les pavillons arrière, réalisation escargot

Mise à jour : 21 septembre 2023, Antidote 11.

 

Principe :

Il y a peu de différence de principe entre un pavillon avant et un pavillon arrière.

 

Pavillon avant :

 

Pavillon arrière :

 

Explications :

Toute la partie volume de la chambre de compression, surface de gorge, surface de bouche, longueur du pavillon, formule d'expansion est identique dans les deux cas.
La face avant du haut-parleur rayonne directement vers l'auditeur dans le cas d'un pavillon arrière.
La face arrière du haut-parleur est amortie par un volume clos dans le cas du pavillon avant.

Une première conséquence est une bande passante plus large avec le pavillon arrière :
Le pavillon n'est en fonction que dans le grave, au-delà de 200 ou 300 Hz, le petit volume à l'arrière du haut-parleur coupe l'émission du pavillon et c'est le haut-parleur seul qui rayonne.
Le pavillon avant est limité à 3 octaves ou 3½ octaves maximum comme tout les pavillons avant, en choisissant un haut-parleur avec un Qts très faible, Qts < 0.25.

Une deuxième conséquence est une sensibilité globale plus faible avec le pavillon arrière :
Pour que le petit volume à l'arrière du haut-parleur assure bien la coupure à 200 ou 300 Hz, la surface de gorge ne doit pas être trop grande, et la sensibilité du pavillon dans le grave ne doit pas être supérieur a celui du haut-parleur dans le médium.
Le pavillon avant peut être réglé pour avoir la sensibilité maximum sur sa bande passante.

Une troisième conséquence est un problème de phase acoustique entre l'émission directe du haut-parleur dans le bas-médium, médium et aigu d'un côté par rapport au grave.
Le grave qui doit parcourir une longueur de 2 m environ dans le pavillon arrivera en retard par rapport au reste du spectre.
Ceux qui ont réalisé ce type de pavillon disent que ce n'est pas gênant...
Je n'ai pas de retour sur la correction de la phase acoustique sur ce type d'enceinte, c'est certainement une solution de correction intéressante.

 

Volume arrière :

Le volume arrière sert à supprimer dans le bas médium l'action du pavillon arrière.

Fc_ar = ( 2 * Qes * Vas * Fs ) / Vb_ar
Ou encore
Vb_ar = ( 2 * Qes * Vas * Fs ) / Fc_ar

À la mise au point finale à l'écoute, Fc_ar est ajusté entre 150 et 250 Hz.

Pour notre FOSTEX FE 206 E, avec Fs = 39 Hz, Vas = 54.5 L, Qes = 0.18 :

• Pour Fc_ar = 150 Hz, Vb_ar = 5.10 L.
• Pour Fc_ar = 250 Hz, Vb_ar = 3.06 L.

Je ne me risquerai pas à vous donner un calcul plus précis pour le volume arrière, c'est le seul réglage de ce type de réalisation.
Simplement, si vous avez des valeurs soigneusement vérifiées à l'écoute, je les ajouterai
Ce n'est pas à 0.5 L près, mais à 0.1 L prés.
C'est pointu, mais une fois le bon volume trouvé, les résultats sont à la hauteur des attentes.
Avec un volume mal réglé, la réalisation de "l'escargot" ci-dessus a un son de tuyau mal accordé.
Bien réglé, le phénomène a disparu et l'écoute est très bonne.

En 2023, la simulation avec HornResp permet d'avoir une idée du petit volume qui sera nécessaire, c'est la solution que je recommande.

 

Calculs :

J'utilise pour cela pavillon_escargot.xls dans la version 11/02/2022, version corrigée sur le calcul de la loi d'expansion hyperbolique : Jettez les versions anciennes.
En 2023, la simulation HornResp donne les meilleurs résultats avec une loi exponentielle (T = 1.000 en D12) et des surfaces droites. Oubliez le T = 0.707.
Il faut que je passe ce programme directement en Phaut-parleur, avec formulaires de demandes et page HTML de réponse.

 

Nous sommes dans l'onglet "Pav AR", onglet créé dans la version 11/02/2022.
Les données utiles du FOSTEX FE 206 E sont recopiées automatiquement dans les cases G1 à K7.
La sensibilité calculée dans les cases G8 à J14 est indicative, elle n'est juste que pour les pavillons avant ce qui n'est pas notre cas.

Les hypothèses de calculs sont simples :

• Calculs sur la fréquence de résonance du haut-parleur à l'air libre, FC=FR, avec 1.0 case D4.
• Longueur calculée en 1/4 d'onde de la fréquence de résonance du haut-parleur case D13.
• Progression hyperbolique avec T=0.707 case D12. Autant retenir la progression la plus efficace...
• Coefficient N case D8 sans importance, la surface de bouche sera de toute façon trop petite...

Vous avez deux valeurs à gérer :

• La surface de gorge case D11.
• La largeur interne constante case C18.
• Seules les valeurs en rouge gras sont modifiables par l'utilisateur.
• Je vous invite à changer les valeurs C et Ro dans les cases D1 et D2 en les calculant avec célérité du son et Masse volumique de l'air humide.

Les résultats s'affichent dans les cases A16 jusqu'à M320...

• Colonnes A et B : La progression de surface hyperbolique en fonction de la longueur.
• Colonnes C, D et E : La largeur est constante colonne C, la hauteur de chaque section est colonne D, la longueur est rappelée colonne E.

Les colonnes F à M sont pour un calcul un peu particulier : Courbe cases N15 à T48.

 

Le pavillon commence vers le haut de l'axe horizontal vers le point 40.0, fait une boucle à rayon constante d'un peu plus de 270° et se termine avec un angle tel que la courbe rouge est à peu près horizontale.
Le pavillon tient debout tout seul...

• La courbe bleue est l'axe médian. Coordonnées colonnes H et I : Axe trajectoire.
• La courbe jaune est la courbe du profil intérieur. Les coordonnées sont dans les colonnes L et M, courbe intérieure.
• La courbe rouge est la courbe du profil extérieur. Les coordonnées sont dans les colonnes J et K, courbe extérieure.

Je n'ai pas cherché à faire le moins encombrant possible, l'absence de coude à 90° et à 180°, courant sur ce type de pavillon, est un gage de qualité incontestable.
La démonstration de l'effet néfaste des coudes brutaux existe en aéraulique industrielle, sous forme de coefficient de perte de charge, ce n'est pas directement transposable, mais les cas sont proches.
J'ai simplement cherché à proposer une solution irréprochable techniquement, et calculable automatiquement, même si un petit "grigri" sur la courbe jaune à droite du point -30 devra être lissé lors du tracé sur la planche.
Avec un rayon de l'axe médian de prés de 40 cm, du contreplaqué de 5 mm doit se cintrer assez facilement.

Pour ce type de réalisation, l'audiophile dans son dernier numéro nous parlait "du dressage des escargots", j'aime bien la formule.
Amusez-vous a faire varier la surface de gorge case D11 et la largeur interne case C18 et à regarder le résultat sur la courbe jaune.
Pour moi le haut-parleur est sur l'axe horizontal vers le point 40.
Il est dans un petit volume de 3 à 6 L, volume qui reste réglable pour la mise au point finale.
La courbe jaune ne doit pas arriver trop haut pour laisser la place au haut-parleur. 12.6 cm dans notre cas.

 

Un vrai dessin parlera plus qu'une courbe sous tableur.
Le tracé est fait pas de 5 cm, un pas de 10 cm est suffisant en pratique.
Le profil du pavillon est dessiné avec 4 feuilles de CTP 5 mm contre collés.
Les côtés sont en agglo de 22 mm, comme le volume pour le haut-parleur.
En ajustant l'angle final case F18, il est possible d'avoir le profil extérieur bien horizontal sur les 35 derniers cm.
Le haut-parleur est un SIARE alnico bicônes de 21 cm, car j'avais son dessin, tout simplement...

 

L'écoute :

Avec une enceinte à pavillon arrière équipée d'un haut-parleur large bande, il y a deux mots importants : "Large bande".
Un haut-parleur large bande ne s'utilise pas sans correction, c'est expliqué dans le détail dans le chapitre sur les haut-parleurs large bande.
Par conséquent, vous pouvez faire la meilleure enceinte à pavillon arrière qui soit, si le haut-parleur est écouté sans correction alors qu'il en a besoin, l'écoute sera celle d'un haut-parleur non corrigé, et le pavillon arrière ne rattrapera rien dans le médium aigu.
N'accusez pas le pavillon arrière dans ce cas, la faute est chez vous...

Le chapitre filtre pour (ne pas) ajouter un tweeter à un large bande vous expliquera comment faire un correcteur RLC passif qui marche.

 

Comment ajouter un tweeter :

Pas de tweeter :

Le chapitre filtre pour (ne pas) ajouter un tweeter à un haut-parleur large bande vous expliquera comment faire un correcteur RLC passif qui marche, et vous passer de tweeter.
D'autre part, il est préférable d'avoir la bouche qui sort à raz du sol comme ci-dessus, pour doubler sa surface virtuelle, et ainsi avoir un meilleur grave.
En septembre 2023 je ne cautionne plus les 3 images ci-dessous ni l'ajout du tweeter qui vous fera perdre la cohérence de restitution d'un haut-parleur large bande utilisé seul.
Avec un haut-parleur large bande seul sans correction, vous n'entendez pas un manque de grave et d'aigu, vous entendez une bosse dans le médium, ne vous trompez pas d'analyse.

 

Avec un tweeter :

Ce n'est pas très difficile, mais je n'ai pas refait mes plans pour cela.
Dans le fichier de calcul, il faut remplacer la valeur calculée de l'angle final, et retourner le pavillon.
Rien ne change dans le calcul, seul le tracé doit être inversé.
Dans cette configuration, vous pouvez placer directement le tweeter dans la bouche, la sortie est bien plate et horizontale.

La partie plate au-dessus du haut-parleur (non représenté) sert à poser le tweeter, par exemple un FOSTEX T925 sur sa cale en bois.

 

Hauteur du socle : Voir le chapitre pièce.

Réalisation : les parties courbées peuvent être réalisées de deux façons :

• Avec plusieurs couches de contreplaqué de 3 ou 5 mm d'épaisseur contrecollés.
• Avec une série de tasseaux de 5 cm environ collés les uns à côté des autres.

 

Cote du pavillon : Téléchargez le tableur FE208ES sur 270°.
Les profils intérieur et extérieur sont cotés en X,Y. Côtes à droite sur le schéma ci-dessus.
L'ellipse et le volume du haut-parleur sont cotés sur le schéma ci-dessus.

Images de la réalisation.
Matériaux souples pour les parties courbées. On trouve le Neatform chez Leroy Merlin au prix de 34.90 € la plaque de 244x122cm en 6mm.

La réalisation de Ludovic.

 

Le plan ci-dessus convient pour des haut-parleurs qui résonnent à l'air libre assez bas, vers 40 ou 45 Hz.
Pour les haut-parleurs qui résonnent plus haut, un pavillon qui s'enroule sur 270° ou presque devient difficile à fabriquer, car le rayon interne devient trop petit.
Sur le même principe de calcul, il est possible de faire un pavillon juste sur 180°, ou même 90°.

Je vous propose les côtes à télécharger, vous aurez un lien pour revenir.

• Le LOWTHER DX3, sur 180°.
• Le LOWTHER DX4, sur 180°.
• Le FOSTEX FE126E, sur 180° et le FOSTEX FE126E, sur 270°.
• LePDF du plan FOSTEX pour le FE126E.
• Le FOSTEX FE108S, sur 180°, et le FOSTEX FE108S, sur 270°.
• Le MONACOR SP30PAX, sur 270°.
• Le FOSTEX FE206E, sur 270°.

Concernant le FE108S qui résonne à 80 Hz, est-il nécessaire de replier le pavillon ? La longueur n'est que de 107.5 cm.
Imaginez le haut-parleur dans un petit coffret de 12x12 cm, au sommet d'un pavillon droit de 107.5 cm de long.
L'embouchure est dirigée vers le sol, mais 4 pieds soulèvent l'ensemble de 8 à 10 cm.
L'axe du haut-parleur est donc à 10 + 107.5 + 6 = 123.5 cm.
Pour des haut-parleurs arrière d'un système home-cinéma, ce n'est pas une aberration.
Ceux qui souhaitent le haut-parleur plus haut peuvent prendre un 13 cm qui résonne à 70 Hz.
Les colonnes C, D et E vous donnent les côtes pour une largeur constante.
Il est imaginable d'avoir deux côtés coniques, et de calculer les côtes dans l'autre plan.
Ce point sera détaillé ultérieurement.

Je ne suis pas au courant de toutes les réalisations faites à partir de mes plans et outils.
Jérôme m'a fait part de sa satisfaction en octobre 2007 :

Ce petit mot pour vous dire que voici plus d'un an je suis tombé par hasard sur votre site.
Au fil de la lecture, je suis tombé en arrêt avec l'enceinte escargot.
J'ai réalisé la "chose", réalisation pas si difficile que ça je trouve, surtout en exploitant du médium cintrable.
Résultat des courses : une merveille !
Le haut-parleur est un FOSTEX FE 208 SIGMA, auquel je viens d'ajouter un tweeter T90A.
Je trouve le résultat saisissant de qualité.
L'adjonction du tweeter est à mon sens absolument nécessaire, c'est l'essentiel du spectre qui se retrouve informé (filtrage du T90 par un condensateur papier huilé de 1uF).
L'ensemble a acquis, je trouve, une très grande linéarité, je n'ai plus envie de retoucher l'égaliseur comme lorsque le 208 y était seul.
Et puis, pour terminer : enfin une enceinte qui ressemble à un instrument de musique ! Le WAF fait un bond en avant !

 

FE108S avec un pavillon arrière "180" :

 

Hauteur 97.5 cm, largeur 16 cm, profondeur 42.5 cm, socle largeur 25 cm, c'est moche, le plan devrait être retravaillé.
Ce qui est acoustiquement bien, c'est la sortie du pavillon à raz du sol.

 

X est l'axe horizontal, Y est l'axe vertical. Progression par pas de 5cm sur l'axe médian.

Stéphane a fait cette réalisation à base d'un FE126E, en recalculant le profil avec le tableur.
Le PDF explique bien les difficultés de la réalisation, et montre très bien le rendu final.
Un avis d'écoute y figure aussi.

Christian a réalisé ces enceintes d'une très belle façon. Christian a vendu de la hi-fi pendant 25 ans, son avis à l'écoute prend une tout autre importance, c'est l'avis de celui qui connaît le sujet.

J'ai tout réalisé en bois contreplaqué de 12 mm collés en 5 bouts de 40 cm découpés à la scie à ruban et recollés ensuite pour faire l'escargot avec la colle de nerf et poisson.
De chaque côté panneaux de latté de 20 mm et face avant chêne "d'Amérique provenant de mon village".
Et un petit extra en tournage en chêne "pour la déco".
J'ai monté des pointes sous les enceintes.
Les basses sont très belles et fermes j'aurais aimé un peu plus.
À l'écoute le médium aigu est sublime de naturel, avec une scène sonore très large sans coloration.
Le son est derrière les enceintes pourtant adossées contre le mur.
J'ai pourtant écouté des centaines d'enceintes du bas au soi-disant haut de gamme : à moins de 5000 € la paire, je ne connais pas d'enceintes capables de rivaliser avec ces petits haut-parleurs.
Je possède une paire d'EMP, elle est très loin derrière.

Je reste persuadé qu'avec un égaliseur numérique réglé à la mesure, ou avec une correction par convolution et une courbe cible, et branché de sorte que le signal reste en numérique du lecteur CD jusqu'à l'égaliseur, ces enceintes peuvent aller encore plus loin.
Lorsque l'on voit la qualité du matériel utilisé dans la chaîne, ce n'est pas une approche évidente à faire.

 

Liens :

• The Hedlund Horn.
• Hedlund Horn Project.
• Volvotreter Homepage.
• http://www.users.bigpond.com/dmcbean/.
• http://sysmic.free.fr.

 

Une belle réalisation. Vous ne lisez pas le Japonais ? Moi non plus. Mais est-ce utile si votre navigateur traduit automatiquement.
http://www5e.biglobe.ne.jp/~junk-ima/D-37seisaku.htm
Notez que ce n'est pas tout à fait un pavillon, c'est une enceinte 1/4 d'onde dont la section augmente doucement, et qui se termine par un pavillon.

 

Dôme Acoustique